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Universidad de Sonora
División de Ciencias Biológicas y de la Salud
DICTUS
Licenciatura en Biología
Investigación documental del grupo de Bacterias y Virus
Equipo número 1
García Morales Jonathan
González Salazar Sofía
León Ruíz Jesús Alberto
López Virgen Andrés Guadalupe
Quintana Salvador Tania Elizabeth
Grupo 103
Dr. Alejandro Varela Romero
18 de octubre de 2013 Hermosillo, Sonora
Introducción
A partir de este trabajo exponemos las características generales biológicas,
sistemáticas, ecológicas y de preservación de la manera más general posible de los
integrantes del dominio Bacteria y los agentes conocidos dentro del grupo de los virus.
Existe una gran diversidad de términos, características e incluso especies al hablar de
virus o de bacterias, siendo estos últimos el dominio con la mayor diversidad de todos,
hablando en cuanto a términos de número de especies descritas y las que aún se
encuentran por describir, además, cabe mencionar que si los virus no poseen ni una
fracción del número de organismos descritos del dominio bacteria (se han descrito más
de 5000 especies de virus, aunque se estima que existan millones (Anónimo, 2013), los
virus se encuentran dispersos en casi todos los ecosistemas de la Tierra y afectan a
casi todo tipo de organismo vivo, desde animales y plantas e incluso hasta las mismas
bacterias que exponemos en este trabajo.
Es dado por hecho que las bacterias son los organismos con mayor diversidad, ya que
se sabe que solamente se conoce y se puede cultivar en un laboratorio el 1% de todas
las bacterias, incluso se sabe que su diversidad es tal, que por 1 gramo de tierra fértil
se pueden encontrar hasta 40 millones de células bacterianas, y en una macroescala,
se estima que hay 5x1030 bacterias en todo el mundo (Anónimo, 2013), por lo que es de
suma importancia la formación de profesionales especializados en la investigación,
además de la conservación bacteriana. A pesar de su gran diversidad, las bacterias
son organismos de complejidad bastante reducida y se pueden describir generalmente
con pocas palabras; son microorganismos unicelulares que se reproducen por fisión
binaria (división simple). Muchos tienen vida libre. Contienen información genética,
sistemas de producción de energía y sistemas biosintéticos necesarios para el
crecimiento y reproducción (Pírez C.M, 2004).
Los virus, por otro lado y al contrario de las bacterias, no son poseedores de tanta
diversidad en cuanto a número de entidades , además de que poseen una complejidad
mucho mayor, ya que, al contrario de lo que se puede creer, estos no son organismos
vivos, pues carecen de las características básicas de estos, como lo son la nutrición,
reproducción (sí son capaces de efectuar una “reproducción” pero en un ámbito
parasitario, es decir, necesitan de un organismo vivo o célula para poder duplicarse) e
incluso violan uno de los enunciados de la teoría celular (una célula viva siempre
procede de otra célula viva). A pesar del hecho de que no existan, o más bien se
sospecha que se desconoce, gran cantidad de virus en la naturaleza, como ya se
mencionó anteriormente, estos se encuentran presentes en casi todos los ecosistemas
y son capaces de infectar a casi todo organismo vivo, por lo que es evidente su gran
flexibilidad para subexistir en una enorme cantidad de condiciones biológicas diversas,
pH específico, variedad de temperaturas, ausencia o presencia de oxígeno (Madigan et
al, 2004)
Primera parte: Virus
Se le puede denominar más correctamente a un virus como un elemento
genético que como un ser vivo. Es común utilizar indistintamente los términos
virus y bacterias, pero posteriormente indicaremos diferencias entre estos dos
organismos. Los virus se pueden replicar independientemente de los
cromosomas de una célula, aunque sin embargo, no se pueden replicar
independientemente de las células. Este es quizá el rasgo más característico de
los virus, para multiplicarse, deben alcanzar una célula en la cual puedan
replicarse (hospedador), sin embargo, no se debe suponer que los virus no
pueden subsistir en espacios extracelulares. Cabe destacar que los virus no son
los únicos elementos genéticos los cuales aprovechan los mecanismos de
metabolismo celular para la replicación de su material genético, un ejemplo de
estos son los plásmidos, y como estos últimos, los virus pueden aportar nuevas
propiedades importantes a la célula hospedadora, estas propiedades, dañinas o
beneficiosas, se heredan a la célula hija de la célula hospedadora y cada célula
recibe también el genoma vírico, y por lo tanto, la mutación heredada Su
estructura consta de una superficie viral, con proteínas, por dentro una matriz y
dentro de ella la cápsida, donde están contenida la nucleocápsida y ADN(Figura
1.1) (Betancourth-Garcia y Salazar-González C, 2012)
Figura 1.1 Estructura general de un virus.
Fuente: http://conocimientos-
inmunologia.blogspot.mx/2011_01_01_archive.html
Sin embargo, a diferencia de los plásmidos, la estructura extracelular (en el exterior de
la célula, sin hospedador) que poseen les confiere una gran facilidad de que se
transmitan de hospedador a hospedador. Esta misma forma extracelular permite que
algunos virus se repliquen dentro de la misma célula hospedadora, lo cual puede tener
efectos dañinos e incluso destructivos en la célula, esto explica por qué algunos virus
sean agentes de enfermedad (figura 1.2).
Al contrario de lo que se cree popularmente, no todos los virus tienen un carácter
dañino y destructivo, actualmente son parte importante en estudios de genética y
bioquímica, más específicamente en el metabolismo celular, inclusive son grandes
instrumentos en genética microbiana y en ingeniería genética.
Características generales
De manera general, un virus presenta 2 fases: fase extracelular y fase intracelular.
En la primera, el virus es básicamente una partícula submicroscópica que contiene
ácido nucleico rodeado por proteína y ocasionalmente otros componentes
extracelulares, como ya es el caso del virus de la influenza que tiene estructuras
llamadas picos en su envoltura proteica, las cuales le confieren propiedades
específicas. El virus en estado extracelular usualmente se le denomina virión, éste es
metabólicamente inerte, siendo una cápsula proteica con material genético en su
interior, sin realizar funciones de respiración o algún tipo de biosíntesis.
La principal utilidad del virión es transportar el genoma vírico de una célula a otra para
que esta pueda ser introducida en una nueva célula hospedadora y así, el virión pueda
entrar en fase intracelular.
Figura 1.2. Fases del virus.
Fuente: http://cienciaexplicada.com/la-accion-destructora-de-los-
virus.html
La fase intracelular de un virus es vital, aquí ocurre la replicación vírica; se produce el
genoma vírico y se sintetizan componentes que constituyen la cubierta del virus.
Cuando un genoma vírico se introduce y reproduce en una célula hospedadora el
proceso es denominado infección.
Como ya se sabe, todas las células eucariotas poseen material genético,
específicamente ácido desoxirribonucleico bicatenario (DNA), no obstante, los virus, al
no ser células, pueden poseer tanto material genético ADN como ARN y puede ser
monocatenario o bicatenario. En ocasiones, los virus son clasificados en función de si
tienen ADN o ARN, ya que todos los virus contienen uno u otro en su forma de virión.
Por otra parte, existe un tercer grupo que usa ambos, ADN y ARN como material
genético, pero en diferentes fases de su ciclo reproductivo, un ejemplo de este grupo
son los retrovirus, que contienen un genoma de ARN en el virión pero que se replican a
través de ADN intermediario (Betancourth-Garcia y Salazar-González C, 2012).
Como ya se mencionó anteriormente, los virus son incapaces de sintetizar moléculas
por si mismo, sin embargo, es interesante señalar que la mayoría de los virus (excepto
los que usan la enzima transcriptasa reversa) sí cumplen con el dogma central de la
biología molecular, solamente que no utilizan mecanismos propios para sintetizar ADN
a ARN y éste a proteínas, sino que utilizan los mecanismos metabólicos y de
traducción de la célula para reproducir su genoma vírico y sintetizar las proteínas
codificadas en éste.
Estructura y morfología
Lo primero que hay que dejar en claro respecto a la estructura y morfología (figura 1.3)
de los virus es que estos carecen de una estructura celular (membrana semipermeable,
bicapa lipídica, etc.), además, cabe destacar que al contrario de otros microorganismos,
los virus no poseen orgánulos, ni citoplasma ni un núcleo celular.
Componentes básicos de los
virus
Núcleo de
ácido nucleico
llamado
genoma
Envoltura
proteica que
rodea al material
genético,
conocida como
capside
Figura 1.3. Estructura básica de los virus.
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/Estructura_d'un_virus.png
Genoma Contiene ADN o RNA pero no ambos, además, el ácido nucleico no está fragmentado,
salvo en algunos casos (como en los virus de la influenza, en donde se encuentra en
segmentos separados). En virus con forma icosahédrica, el genoma se encuentra
empaquetado y condensado, mientras que en virus con forma helicoidal el genoma se
encuentra extendido.
Cápside Su principal función es la de proveer protección al genoma (su composición de amino
ácidos le dan la propiedad de resistir cambios de temperatura, pH y otras fluctuaciones
ambientales) y forma al virus, además le confiere las propiedades de simetría helicoidal,
icosaédrica y compleja, las cuales se abordarán más adelante. Generalmente, la
cápside está subdividida en subunidades individuales de proteína llamadas
capsómeros, el número de estos es característico de cada virus (162 capsómeros son
los que componen la cápside en herpe virus y 252 componen la cápside en los
adenovirus, los cuales son los causantes del resfriado común). Algunos virus poseen
estructuras parecidas a membranas flexibles conocidas como envolturas, estas están
compuestas de lípidos derivados de la membrana de la célula hospedadora y proteínas,
normalmente glicoproteínas codificadas por el mismo virus (Betancourth-Garcia y
Salazar-González C, 2012)
En algunos virus, como es el caso del virus de la influenza, la envoltura contiene
estructuras especialidades y funcionales conocidas como espículas, las cuales
contienen enzimas para ayudar a que el virus se pegue a la célula hospedadora en
sitios activos muy específicos, como proteínas de membrana, glicoproteínas, etc.
Básicamente existen 3 formas virales: helicoidal, icosaédrica (también llamada
poliédrica) y compleja (figura 1.4), y formas virales con envoltura y “desnudas” (sin
envoltura) (figura 1.5)
Figura 1.4. Formas estructurales de los virus. Fuente: http://personales.csagustin.net/2011-
12/1bac/07/virus.html
Figura 1.5. Formas virales con envoltura y sin envoltura.
Fuente: http://www.biologia.edu.ar/virologia/virologia1.htm
Antes de iniciar el tema de comenzar el tema de las Bacterias es importante revisar la
siguiente tabla que encuadra las diferencias generales entre estas y los virus (tabla 1.1)
Segunda parte: Dominio Bacteria
Historia natural de las bacterias La Tierra tiene una edad aproximada de 4.600 millones de años, que ha sido
determinada por métodos radiactivos. La composición sedimentaria de las rocas de
Isua, en Groenlandia, tiene un interés evolutivo especial, ya que nuestro conocimiento
de la formación de las rocas sedimentarias modernas permite afirmar que la presencia
de rocas de ese tipo hace 3.800 millones de años es una señal de que ya existía agua
líquida en aquél tiempo (figura 2.1)
Se han encontrado fósiles que demuestran la existencia de vida microbiana en rocas
de hasta 3.600 millones de años. La mayor parte de los microfósiles de las rocas más
antiguas parecen bacterias sencillas, con forma de bacilos. En determinadas rocas de
Tabla 1.1. Diferencias generales entre virus y bacterias. López-Virgen y Quintana-Salvador (2013)
esa época, abundan los microfósiles estromatolíticos, que contienen procariotas
morfológicamente diversos. Aunque los modernos estromatolitos están constituidos
frecuentemente por cianobacterias filamentosas (que son fotótrofos oxigénicos), estos
microorganismos no debían estar presentes en los primeros estromatolitos. Debido a
las condiciones de anoxia de la Tierra primitiva, los estromatolitos con una antigüedad
igual o superior a 3.000 millones de años es probable que estuviesen formados
exclusivamente por fotótrofos anoxigénicos (Madigan et al, 2004)
Dado que en la Tierra primitiva predominaban las condiciones reductoras, es probable
que los primeros organismos llevasen a cabo algún tipo de metabolismo anaeróbico.
Sin embargo, nuestro conocimiento de la diversidad metabólica sugiere que esta
restricción debió de durar poco; la actividad metabólica de los organismos primitivos
podría haber sido quimioorganotrófica, quimiolitotrófica o fototrófica, ya que todos estos
procesos generadores de energía pueden darse en condiciones anóxicas (Madigan et
al, 2004).
Las reacciones generadoras de energía debieron de ser muy sencillas, quizás
requerirían sólo una o dos proteínas. Un mecanismo potencial que encaja bien en este
supuesto sería uno en el que el hierro ferroso, quizás en forma de carbonato ferroso o
Figura 2.1. Fósiles de estromatolitos, más antiguos
organismos vivos documentados hasta hoy.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Abiog%C3%A9nesis
sulfuro ferroso, reacciona con sulfuro de hidrógeno para formar pirita e hidrógeno
molecular:
FeCO3 + 2H2S FeS2 + H2 + H2O + CO2
FeS + H2S FeS2 + H2
Un paso monumental en la evolución microbiana tuvo lugar con el desarrollo de la
segunda reacción luminosa de la fotosíntesis, que hizo posible usar H2O, como dador
de electrones. El primer organismo de este tipo fue un procariota parecido a las
cianobacterias (figura 2.2). El desarrollo de la fotosíntesis oxigénica tuvo enormes
consecuencias para el ambiente de la Tierra, porque a medida que el O2 se iba
acumulando, la atmósfera cambiaba de anóxica a óxica (Madigan et al, 2004)
Filogenia microbiana a partir de la secuenciación del RNA ribosómico
La secuenciación molecular ha revelado una filogenia de los seres vivos que antes no
se sospechaba, una filogenia muy diferente a todas las anteriores, que se basaban
principalmente en relaciones fenotípicas. A partir del estudio molecular se han revelado
tres dominios evolutivos que vienen a sustituir a los cinco reinos de Whithaker. Así las
líneas evolutivas se dividen en dos procarióticas y una eucariótica (figura 2.3) (Rodicio
y Mendoza, 2004)
Figura 2.2. Cianobacterias actuales vistas al microscopio óptico.
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1f/Spirul2.jpg
La comparación de las secuencias de los ARNr 16S (o de los genes que los codifican)
permite establecer las relaciones filogenéticas existentes entre los organismos
procariotas. Este hecho ha tenido una enorme repercusión en taxonomía bacteriana,
dando lugar al sistema de clasificación vigente y permitiendo la identificación rápida y
precisa de las bacterias. Hay que tener en cuenta, no obstante, que para la
comparación de los ARN 16S se deben comparar genomas completos por hibridación
de ADN-ADN. Un conjunto de cepas que compartan más del 70% de material genético
son consideradas una especie, por otro lado, un valor inferior al 50% indicaría dos
especies distintas (Rodicio y Mendoza, 2004)
Taxonomía, nomenclatura y el Bergey’s Manual
Por el pequeño tamaño bacteriano es complicado basarse en características
fenotípicas para su clasificación. Por ello, el análisis genotípico ha sido la base para
Figura 2.3. Dominios de Woese. Separa a las especies por medio de estudios
moleculares y celulares.
Fuente: http://agustinasnaturales.webnode.es/biologia%202%C2%BA%20bto/imagenes-como-articulos/
clasificar a los organismos pertenecientes en el dominio Bacteria. Siguiendo el sistema
binomial de nomenclatura, a todas las bacterias se les asigna un nombre genérico y
otro de especie. (Madigan et al, 2004)
Las reglas de la nomenclatura bacteriana se encuentran en una publicación llamada
The International Code of Bacteria, que indica las normas que deben seguirse para
designar organismos aislados por primera vez como nuevos géneros o especies.
(Madigan et al, 2004)
Cuando se aísla un nuevo organismo y se cree que es distinto a todos los demás, hay
que decidir si es lo suficientemente distinto como para ser descrito como nueva especie
o inclusive como nuevo género. Toda atribución taxonómica formal como género o
especie, se publica y deposita un cultivo axénico en una colección de cultivos
aprobada, normalmente en la American Type Culture Collection (ATCC; colección
americana de cultivos tipos) (Madigan et al, 2004)
La cepa depositada sirve como cepa tipo de la nueva especie y como estándar para
comparar otras cepas que se crea que puedan ser la misma.
Las colecciones de cultivo conservan el cultivo depositado, generalmente congelándolo
a temperaturas bajas (de -80°C a -90°C) o liofilizándolo. Esta práctica difiere de las
utilizadas en botánica o zoología. Estas disciplinas utilizan especímenes preservados
(muertos, bien como material de herbario seco o animales fijados químicamente)
(Madigan et al, 2004)
Si la descripción del nuevo organismo se publica en una revista diferente al
International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (IJSM), publicación
oficial de los registros de taxonomía y clasificación de procariotas, debe enviarse a esta
revista una separata del trabajo publicado y el nombre validado, antes de que sea
aceptado formalmente como un nuevo taxón microbiológico. En cada número, el IJSEM
publica una lista de nombres aprobados para su inclusión en el Manual de Bergey de
bacteriología sistemática. (Madigan et al, 2004)
Aunque no existe una fuente oficialmente reconocida en el campo de la taxonomía
microbiana, el Bergey’s Manual es la referencia más indicada. Este es un compendio
de información estándar y molecular de todas las especies reconocidas de procariotas
en el momento de su publicación y contiene un buen número de tablas, figuras y otra
información sistemática útil a efectos de identificación. A partir del 2001, se le ha
incorporado muchos de los conceptos surgidos de los estudios de secuenciación del
RNA ribosómico y los mezcla con una abundante información de la taxonomía clásica
(Madigan et al, 2004)
Características biológicas básicas de las bacterias En general, las bacterias constituyen organismos únicos de carácter unicelular
procariota, esto significa que están formados por una sola célula que además no posee
un núcleo definido. Esta característica es el sustento de la clasificación taxonómica de
procariotas y eucariotas (tabla 2.1)
Morfología
Su tamaño aproximado es de 1-3 micras, aunque se han encontrado algunas bacterias
realmente gigantes, las cuales han llegado a medir cerca de un milímetro.Existen
algunas bacterias que tienen forma de esfera (coco), otras más bien curvada u
ondulada como un espiral (espirilos) y otras con forma de bastoncillo (bacilos), siendo
estas últimas las más frecuentes (figura 2.4).
Tabla 2.1. Principales diferencias entre eucariotas y procariotas.
Fuente: http://www.saberespractico.com/estudios/secundaria-bachiller/diferencias-entre-celulas-
procariotas-y-eucariotas/
Figura 2.4. Formas generales de bacterias.
Fuente:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fe/Bacterial_morp
hology_diagram-es.svg
Una forma de clasificar a las bacterias es de acuerdo a su nutrición. A partir de esta,
podemos decir que las hay heterótrofas y autótrofas.
Muchas de las autótrofas fabrican materia orgánica gracias a la energía de la luz solar,
lo que significa que son fotosintéticas, igual que las plantas. Otras obtienen la energía
necesaria para mantenerse con vida gracias a reacciones químicas en las que
intervienen sustancias inorgánicas que obtienen del ambiente, estas son llamadas
quimiosintéticas (Solomon et al, 2013).
Algunas bacterias necesitan oxígeno para vivir pero en cambio, otras pueden vivir sin
tener contacto con el aire en momento alguno y en determinados casos, incluso
pueden morir si se las expone al oxígeno. Estas son las llamadas anaeróbicas y para
respirar, realizan un complejo proceso conocido como la respiración anaeróbica
(Solomon et al, 2013),
Según la especie de bacteria y sus características fisiológicas tienen una morfología o
estructura específica. Aunque en general podemos decir que existen elementos que
son comunes para todas ellas así como algunos que varían de organismo en
organismo (figura 2.5)
Así es como pueden dividirse los elementos bacterianos en obligados (comunes en
todas ellas) y facultativos (son prescindibles para la vida) (Solomon et al, 2013)
Elementos obligados
Pared celular
Membrana citoplasmática
Citoplasma
Ribosomas
Nucleoide o cromosoma bacteriano
Elementos facultativos
Cápsula
Flagelos
Fimbrias o pili
Plásmidos y transposones
Generalidades de la filogenia Bacteria
Al menos se conocen 17 linajes principales (phyla) de Bacteria que derivan del estudio
de cultivos de laboratorio, y otros muchos han sido identificados al secuenciar genes de
rRNA de Bacteria hábitats naturales. El phylum filogenético más antiguo contiene al
género Aquifex y géneros relacionados; todos ellos son quimiolitotrofos, oxidantes de
hidrógeno e hipertermofílicos.
Figura 2.5. Estructura básica de una bacteria.
Fuente: http://www.medicinaunsa.edu.pe/wp-
content/uploads/2013/07/Celula-Procariota-Estructura.jpg
Figura 2.6. Árbol filogenético de Bacteria.
Fuente: Brock. Biología de los microorganismos. Décima edición. Primera página.
Phylum 1: Proteobacteria
Como grupo, se trata de bacterias Gram negativas, muestran una gran diversidad
metabólica y representan la mayoría de las bacterias con importancia clínica, industrial
o agrícola. Empezamos la descripción con las Proteobacterias fototróficas: las bacterias
rojas (Madigan et al, 2004)
Géneros claves
Bacteria rojas fototróficas
Bacteria nitrificantes
Bacteria oxidantes del azufre y del hierro
Metanotrofos y metilotrofos
Bacteria aeróbicas de vida libre fijadoras de nitrógeno
Bacteria entéricas
Pseudomonas
Organismos representativos
(a) (b)
Figura 2.7
(a) Nitrobacter winogradskyi y (b) Salmonella typhimurium.
Fuentes: http://newsimg.bbc.co.uk/media/images/38607000/jpg/_38607153_salmon_ifr_300.jpg
y http://202.114.65.51/fzjx/wsw/newindex/tuku/MYPER/pic/b04/660-d.jpg
Phylum 2: Bacteria Gram positivas
Se denominan bacterias Gram positivas a aquellas bacterias que se tiñen de azul
oscuro o violeta por la tinción de Gram. La envoltura celular de las bacterias Gram-
positivas comprende la membrana citoplasmática y una pared celular compuesta por
una gruesa capa de péptidoglicano, que rodea a la anterior. La pared celular se une a
la membrana citoplasmática mediante moléculas de ácido lipoteicoico (Anónimo)
Géneros claves
Staphylococcus
Streptococcus
Bacillus
Lactobacillus
Clostridium
Mycobacterium
Streptomyces
Organismos representativos
(a) (b)
Figura 2.8. (a) Sthaphylococcus aureus y (b) Mycobacterium tuberculosis.
Fuentes: de http://textbookofbacteriology.net/MTBCDC.jpg y
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/Staphylococcus_aureus_01.jpg
Phylum 3: Cianobacterias y proclorofitos
Comprende las bacterias capaces de realizar fotosíntesis oxigénica y, en algún sentido,
a sus descendientes por endosimbiosis, los plastos. Son las únicas procariotas que
llevan a cabo ese tipo de fotosíntesis, por ello también se les denomina oxifotobacterias
(Oxyphotobacteria).. Los análisis genéticos recientes han venido a situar a las
cianobacterias entre las bacterias gramnegativas. (Anónimo, 2010).
Géneros clave
Synechoccus
Prochlorothrix
Prochlorococcus
Organismos representativos
(a) (b)
Phylum 4: Clamidias
Clamidia es un grupo de bacterias de tamaño pequeño, en relación a otras bacterias, y
forma cocos agrupados en cadenas. Su principal característica es el ciclo replicativo
intracelular, lo cual las convierte en parásitos obligados. Son bacterias intracelulares,
Figura 2.9. (a)Synechococcus lividus y (b)Prochloron didemni.
Fuentes: http://202.114.65.51/fzjx/wsw/newindex/tuku/MYPER/pic/b02/656.1.jpg y
http://cfb.unh.edu/phycokey/Choices/Chloroxybacteria/PROCHLORON/prochloron_02_600x4
16_mcgill.jpg
pues no poseen toda la maquinaria necesaria para su crecimiento. Este crecimiento
intracelular permite a las Clamidias producir una infección crónica, al evitar la apoptosis
de la célula a la que infecta (Anónimo 2010)
Géneros clave
Chlamydia
Organismos representativos
(a) (b)
Phylum 5: Plantomices
Son bacterias únicas morfológicamente hablando. Poseen prostecas que funcionan
como órgano de fijación. Carecen de peptidoglucano y sus paredes celulares están
hechas de grandes cantidades de cisteína y prolina. Esta ausencia de peptidoglucano
les provee inmunidad ante penicilinas y cefalosporinas (Anónimo, 2010)
Géneros clave
Plantomyces
Pirellula
Gemmata
Figura 2.10. (a)Chlamydia trachomatis y (b)Chlamydia pneumoniae.
Fuente: http://www.yamagiku.co.jp/pathology/image/135/5.jpg
Organismos representativos
(a) (b)
Phylum 6: Verrucomicrobios
Este filo contiene sólo unas pocas especies, siendo Verrucomicrobia spinosum la que
ha dado nombre al grupo.
Las especies identificadas han sido aisladas del agua dulce, del suelo, agua de mar y
heces humanas. Algunas Verrucomicrobia, todavía no cultivadas, se han encontrado en
asociación con huéspedes eucariotas, incluyendo protistas y nematodos (Anónimo)
Ciertas evidencias sugieren que muchas son abundantes e importantes para el medio
ambiente.
Géneros clave
Verrucomicrobium y Prosthecobacter
Figura 2.11 (a) Plantomyces brasiliensis y (b) Pirellula staleyi. Fuente: http://microbewiki.kenyon.edu/
Organismo representativo
Phylum 7: Flavobacterias
Conformado por una amplia mezcla de tipos fisiológicos desde anaerobios hasta
anaerobios estrictos pasando por los anaerobios facultativos.
Son no esporulados, sacarolíticos, presentando fermentación hasta acetato y
succinato. Son las de mayor cantidad en el intestino grueso humano, pudiendo llegar a
1011 células por gramo de heces. Son diferentes a las demás bacterias ya que
sintetizan esfingolípidos (Anónimo)
Géneros clave
Bacteroides
Flavobacterium
Figura 2.12 Verrucomicrobium spinosum
Fuente:http://www.biomedcentral.com/content/figures/1471-
2180-9-5-2-l.jpg
Organismos representativos
(a) (b)
Phylum 8: Grupo cytophaga
Bacilos largos aerobios que se mueven por deslizamiento.
Producen enzimas hidrolíticas, celulasas, quitinasas, proteasas, pero no de modo
extracelulares. Quedan pegadas a las células (Anónimo)
Principales degradadoras de celulosa en aerobiosis. También degradan el agar. Viven
en agua y suelos. Algunas especies son parásitas de peces (Anónimo)
Géneros clave
Cytophaga
Sporocytophaga
Flexibacter
Figura 2.13. (a) Flavobacterium psychrophilum y (b) Flavobacterium
meningosepticum
Fuente:http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Flavobacterium
Organismos representativos
(a) (b)
Phylum 9: Bacteria verdes del azufre
Grupo de bacterias que realizan la fotosíntesis anoxigénica. Son fotolitoautótrofas
obligadas que usan sulfuro de hidrógeno (H2S) o azufre (S) como donantes de
electrones (por comparación, las plantas durante la fotosíntesis usan agua como
donante de electrones y producen oxígeno). Las estructuras donde se almacenan los
pigmentos fotosintéticos están unidas a la membrana y se conocen como clorosomas o
vesículas clorobiales (Madigan et al, 2004).
Géneros clave
Chlorobium
Prosthechochloris
Organismo representativo
Figura 2.15. Chlorobium tepidum.
Fuente: http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Chlorobium
Figura 2.14. (a)Flexibacter maritimus y (b)Cytophaga
hutchinsonii.
Fuente:http://www.standardsingenomics.org y http://microbewiki.kenyon.edu/
Phylum 10: Espiroquetas
Bacterias Gram-negativas que tienen células alargadas y enrolladas. Según la especie
pueden tener de dos a 100 endoflagelos por célula. La movilidad de las espiroquetas es
diferente al resto de las bacterias móviles. Pueden emplear tres tipos de movimiento,
en medio líquido, rotación alrededor de su eje, contracciones flexulosas y movimiento
helicoidal (Anónimo, 2010)
Géneros clave
Spirochaeta
Treponema
Leptospira
Borrelia
(a) (b)
Phylum 11: Deinococcus
También llamado Deinococcus-Thermus, este un pequeño filo de bacterias Gram
positivas altamente resistentes a los cambios en el medio ambiente. Hay dos grupos
principales: Deinococcales y Thermales incluye varios géneros resistentes al calor.
Thermus aquaticus tuvo un papel importante durante el desarrollo de la reacción en
cadena de la polimerasa, en donde los sucesivos ciclos de calentamiento del ADN
hacen ventajoso utilizar moléculas termoestables (Madigan et al, 2004).
Géneros clave
Figura 2.16.(a)Spirochaeta halophila y (b)Treponema pallidum. Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/TreponemaPallidum.jpg
y http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Spirochaeta
Deinococcus
Thermu
Organismos representativos
(a) (b)
Phylum 12: Bacteria verdes no del azufre
Obtienen energía mediante fotosíntesis. No tienen enlaces éster ni éter y tampoco
poseen peptidoglucano. Las bacterias de este grupo son aerobias facultativas, pero no
producen oxígeno durante la fotosíntesis (Madigan et al, 2004).
Géneros clave
Chloroflexus
Thermomicrobium
Figura 2.17.(a)Deinococcus radiodurans y (b)Thermus thermophilus
Fuentes: http://www.astrobio.net/albums/origins/akb.jpg y
http://farm5.staticflickr.com/4048/4478768673_3a89cc85a4_z.jpg
Organismo representativo
Phylum 13 y 14: Bacteria hipertermófilas muy ramificadas
Son hipertermófilos que crecen a temperaturas superiores a 80°C. Crecen a menudo
cerca de los volcanes subacuáticos o fuentes hidrotermales. Generalmente Gram
negativos y no esporulados, además pueden utilizar H2, S0 y S2 O
2-3 como donadores de
electrones y O2 NO-3como aceptores (Madigan et al, 2004).
Géneros clave
Thermotoga
Thermodesulfobacterium
Aquifex
Organismos representativos
(a) (b)
Phylum 15 y 16: Nitrospira y defferibacter
Figura 2.19. (a)Aquifex aeolicus y (b)Thermotoga marítima.
Fuente: http://www.genomenewsnetwork.org/articles/02_02/extremo_art.shtml y
http://wishart.biology.ualberta.ca/BacMap/includes/species/Aquifex_aeolicus.png
Figura 2.18.Chloroflexus aurantiacus
Fuente: http://www.esacademic.com/pictures/eswiki/67/Chlorofl.jpg
Ambos géneros se han descrito por secuencia directa de RNA y aún se conoce poco.
Fisiológicamente, ambos grupos son o bien quimiolitótrofos o quimiorganótrofos y son
desde mesófilos hasta termófilos (Madigan et al, 2004).
Nitrospira está relacionada con bacterias nitrificantes, pero es filogenéticamente
diferente y además carece de un sistema de membranas internas. Se piensa que la
capacidad de nitrificación se adquirió de forma lateral (Madigan et al, 2004).
Defferibacter es similar a los géneros Geovibrio y Flexistipes. Defferibacter y Geovibrio
muestran respiración versátil con bastantes aceptores de electrones como iones férrico
y manganoso (Madigan et al, 2004).
Teniendo actualmente como organismos representativos a: Nitrospira moscoviensis
y Defferibacter abyssi (No se encontraron imágenes de estos organismos)
Ecología bacteriana
La ecología es la ciencia que explora las interrelaciones entre los organismos y su
medio ambiente biótico y abiótico. Por lo tanto, la ecología microbiana es la ciencia que
específicamente examina las relaciones entre los microorganismos y su medio
ambiente biótico y abiótico.
Estudiar la ecología de cualquier organismo nos permite entender muchas cosas, no
sólo relacionadas al organismo en cuestión sino del ecosistema al que pertenece, los
datos ecológicos nos dan información sobre la historia de los organismos y de su
ecosistema así como de las cadenas tróficas y los procesos demográficos. Todo esto
ha permitido formular teorías sobre los cambios ecológicos que ha sufrido y sufrirá
nuestro planeta. En otras palabras, entender la ecología nos ayuda a comprender cómo
interaccionan los organismos con su ambiente y cómo ambos cambian debido a estas
interacciones, comprender la ecología significa entender los sutiles cambios en el
tiempo que constantemente llevan a la adaptación de los organismos. Así, comprender
la ecología es entender, en parte, la evolución (Souza V et al, 2007)
La biomasa de microorganismos terrestres en la superficie de nuestro planeta ha sido
estimada como igual a la de todas las plantas marinas y terrestres y tal vez sea el
constituyente principal de la biomasa de la Tierra. A pesar de que la diversidad
genómica de los microorganismos en el agua y en el suelo puede ser distinta, el
número máximo de individuos que integran el taxón dominante es similar:
aproximadamente 104-105 individuos por gramo o mililitro. Este hallazgo sugiere que
debe existir algún mecanismo o mecanismos que controlen la densidad de los taxa y
que estos deben funcionar de manera más o menos similar en todos los ambientes,
Figura 2.20. Método de siembra por estría para obtención de cultivos puros. Es
importante realizar más de una estría para garantizar la pureza de la cepa.
Fuente: http://aulavirtual.usal.es/aulavirtual/demos/microbiologia/unidades/documen/uni_02/56/cap309.htm
mientras que los mecanismos que controlan la diversidad total de la comunidad
bacteriana funcionan de modos distintos en agua y suelo. Existen algunas ideas sobre
los mecanismos que controlan la diversidad procarionte y ambas tienen que ver con la
ecología (Valeria Souza et al, 2007)
Métodos de recolección de cepas
Las bacterias comúnmente se encuentran en cultivos mixtos, es decir, donde hay un
gran número de especies diferentes. Para identificarlas y clasificarlas se requiere de un
cultivo axénico. Para ello se toma una pequeña cantidad de muestra con un asa de
platino y se reparte sobre la superficie del medio de cultivo. Sobre el medio quedan
separadas e inmovilizadas las células bacterianas. Tras la incubación en condiciones
adecuadas, cada célula viable origina una colonia visible resultado de sucesivas
divisiones celulares. A partir de colonias separadas suficientemente es posible obtener
un cultivo puro de cada uno de los tipos de bacterias presentes en la muestra original
(figura 2.20). Debe considerarse que este método debe realizarse con materiales y
áreas estériles (Anónimo, 2013)
Posteriormente se debe hacer una tinción Gram de nuestra cepa para comprobar si
efectivamente tenemos organismos de una sola especie (figura 2.21). Esto es muy
importante antes de considerarla como una cepa tipo (Anónimo, 2013)
Las colecciones de cultivo conservan el cultivo depositado, generalmente congelándolo
a temperaturas bajas (de -80°C a -90°C) o liofilizándolo. Esta práctica difiere de las
utilizadas en botánica o zoología. Estas disciplinas utilizan especímenes preservados
(muertos, bien como material de herbario seco o animales fijados químicamente)
(Anónimo, 2013)
Principales colecciones de cepas en el mundo
Actualmente existen diversos centros en los que se almacenan grandes colecciones de
cepas bacterianas con fines de estudio, o bien, de importancia industrial. Aquí se
enlistan algunas de las principales colecciones.
Institución Tamaño de la colección Ubicación
American Type Culture Collection (ATCC)
18,000 cepas Estados Unidos
United Kingdom National Culture Collection (UKNCC)
8,000 cepas Reino Unido
Colección Española De Cultivos Tipo (CECT)
5,000 cepas España
CINVESTAV 3,500 cepas México
Figura 2.21. Tinción Gram de una cepa pura de Serratia marcescens. Se puede apreciar
que sólo tenemos organismos Gram negativos en la muestra.
Fuente: http://webeye.ophth.uiowa.edu/eyeforum/cases/34-setoninfection.htm
OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL
El reconocimiento de los caracteres diagnósticos del grupo de interés y su comparación
con los otros grupos de la diversidad biológica actual. Además describirá la
biodiversidad del grupo de interés a nivel general con ejemplo de una especie por
subgrupo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para alcanzar los objetivos planteados nosotros utilizamos diversos recursos para
obtener la información necesaria sobre el grupo Bacteria. La base de toda la
investigación fue citada de tres importantes obras:
Brock. Biología de los Microorganismos (décima edición), Biología por Solomon et al
(novena edición) e Introducción a la Microbiología por Tortora et al (novena edición).
Dicha información se complementó a su vez con recursos electrónicos consultados en
diversas páginas web.
La información citada es variada, desde la biología general de los organismos
bacterianos, su ecología, métodos de aislamiento, sistemática y taxonomía, hasta
introducción al estudio de los virus. Se organizó toda la información de una manera
sencilla y sistematizada, en la que además, se presentan imágenes y tablas para su
comprensión.
Al final, se establecieron todos los datos generales sobre ambos grupos para así
diferenciarlos de los demás organismos y a su vez de los otros filos dentro de su
dominio.
Cabe resaltar que la presentación en PowerPoint está adaptada de este texto, aunque
con algunas modificaciones ya que tiene un fin más didáctico.
Actividad didáctica
Adicionalmente, como actividad para los alumnos aplicaremos un sencillo examen
escrito sobre la identificación de los elementos (estructurales y químicos), que
componen a bacterias y virus. En dicho examen también habrá una sección libre donde
cada estudiante podrá redactar algunos ejemplos de la información aprendida durante
la exposición de ambos grupos (origen, ecología, estructura, importancia médica,
nutrición, etc).
Posteriormente se calificará el examen para obtener datos concretos sobre el proceso
enseñanza-aprendizaje de la presentación.
LITERATURA CITADA
Anónimo. Bacterias. http://www.biopedia.com.
Anónimo. 2010. Diversidad bacteriana. http://www.biodiversidad.gob.mx. 2010.
Anónimo. Ecología microbiana. http://www.iib.unsam.edu.ar.
Anónimo. 2013. Técnicas de cultivo. Aislamiento. Obtención de cultivos puros.
http://www.pomif.com. 2013.
Betancourth-Garcia C. A. y Salazar-González C. 2012. Virología: Aspectos
importantes y básicos para introducirse en el estudio de los virus. Académica
Española, primera edición. España.
Bravo Y. 2012. Introducción a la microbiología.
http://www.slideshare.net/yerkob/introduccin-a-la-microbiologa-13959937. 13 de
agosto de 2012.
Collier L., Oxford J. 2011. Virología Humana. McGraw Hill. 5ta Edición. México.
Dewhurst S. 1998. Introducción a la virología. http://www.biologia.edu.ar. 2007.
Eldra P. Solomon, Linda R. Berg y Diana W. Martin. 2013. Biología. Cegage
Learnin, novena edición. México.
Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke y Christine L. Case. 2007. Introducción a la
microbiología. Panamericana, novena edición. Argentina.
Jeffares D. y Poole A. 2009. ¿Fueron las Bacterias las Primeras Formas de Vida
en la Tierra? http://www.actionbioscience.org. 2013.
Madigan, M. T., Martinko, J. M., y Parker, J. 2003. Brock Biología de los
Microorganismos. Prentice-Hall, 10ª edición. España.
Rodicio M. del R. y Mendoza M. del C. 2004. Identificación bacteriana mediante
secuenciación del ARNr 16S: fundamento, metodología y aplicaciones en
microbiología clínica. Departamento de Biología Funcional. Área de
Microbiología. Universidad de Oviedo. España. 22(4):238-45.
Sciarini E. G. Clasificación de la biodiversidad. http://cienciasnaturales-
bio.blogspot.mx/2007/03/reinos.html.
Souza V et al. 2007. Ecología microbiana: una nueva ciencia para un nuevo siglo.
http://www.inecc.gob.mx. 15 de noviembre de 2007.
